JP6703004B2 - 電子機器筐体、電子機器筐体の製造方法及びそれを備えたブレーカー - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器筐体、電子機器筐体の製造方法及びそれを備えたブレーカーに関するものである。
電子機器部品を収容したケースを備える電子機器筐体により構成される装置の一例として、例えばブレーカーが２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）として使用されている。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は、自動車や家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合のような異常が生じた際に、２次電池やモーターを保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作する（良好な温度特性を有する）こと、及び、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。
ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通させる又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを用いたブレーカーが示されている。バイメタルは、熱膨張率の異なる２種類の金属材料からなる板状片を積層して構成され、熱膨張率の差によって積層された板状片が温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品がケースに収納されており、固定片及び可動片の端子がそれぞれ電気機器の電気回路に接続されて使用される。
特許文献１で開示されたブレーカーでは、リン青銅を主成分とするカバー片がケースの一部を構成する蓋部材にインサート成形されることにより、ケースの剛性・強度が高められている。蓋部材は、樹脂によって形成され、カバー片の表裏両面に配されている。このような構造では、カバー片を含む蓋部材の全厚が大きくなり、ブレーカーの小型化（低背化）を図ることが困難となる。特に、熱応動素子と平面視で重複するブレーカーの中央領域の厚さが大きいので、電気機器への実装上の自由度が制限されていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ケースの剛性・強度を損なうことなくさらなる小型化を図ることができる電子機器筐体、電子機器筐体の製造方法及びそれを備えたブレーカーを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器筐体は、電子機器部品を収容するケースと、前記ケースに装着されるカバー片とを備え、前記ケースは、平面状に形成され前記カバー片が載置されている端面と、前記端面から陥没し前記電子機器部品が収容される空間を形成する収容凹部と、前記端面から垂直に起立するように突出して前記カバー片が嵌合される第１突出部とを有し、前記ケースは、荷重たわみ温度が１２０℃以上、３２０℃以下かつ、融点と荷重たわみ温度の差が１５℃以上である熱可塑性樹脂組成物を含んでなることを特徴とする。
前記カバー片は、前記ケースから露出する外表面を有し、前記第１突出部は、前記外表面より突出して形成されていてもよい。
前記ケースは、前記端面又はその延長面と交わる外側面を有し、前記第１突出部は、前記外側面よりも該ケースの内方に配されていてもよい。
前記ケースは、前記第１突出部から該ケースの内方に突出して前記外表面と係合する第２突出部を有していてもよい。
前記第１突出部の先端部は、前記第２突出部よりも前記端面から離れて突出していてもよい。
前記第１突出部は、前記カバー片の全周に亘って継ぎ目なく連続的に形成されていてもよい。
前記第２突出部は、前記カバー片の全周に亘って継ぎ目なく連続的に形成されていてもよい。
前記ケースは、前記第１突出部から該ケースの外方に突出する第３突出部をさらに有していてもよい。
上記いずれかの電子機器筐体の製造方法は、前記収容凹部に少なくとも前記電子機器部品を収容する第１工程と、前記端面に前記カバー片を装着する第２工程と、前記第１突出部を前記端面の側に押圧する第３工程と、少なくとも前記第１突出部及び前記カバー片のいずれかを加熱して前記第１突出部を変形させる第４工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係るブレーカーは、上記いずれかの電子機器筐体に、前記電子機器部品として、固定接点を有する固定片と、可動接点を有し、この可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子を収容したことを特徴とする。
本発明の電子機器筐体は、例えば固定接点、可動片及び熱応動素子等の電子機器部品を収容するケースと、ケースに装着されるカバー片とを備える。カバー片は、ケースの端面に直接的に載置されるので、電子機器筐体の厚さが抑制され、例えば電子機器筐体を用いるブレーカーの小型化を図ることが可能となり、電気機器への実装上の自由度が高められる。また、カバー片は、端面から突出する第１突出部と嵌合される。これにより、カバー片と第１突出部とが強固に接合され、ケースとカバー片とによって十分な剛性・強度が得られる。
本発明の一実施形態による電子機器筐体、電子機器筐体の製造方法及びそれを備えたブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、本実施形態に係る電子機器筐体を備えたブレーカーの構成を示している。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と端子が形成されている端子片３と、先端部に可動接点４１を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、固定片２、端子片３と、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容するケース７と、ケース７に装着されるカバー片８等によって構成されている。
固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅等の金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース７にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。
固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金の他、銅−銀合金、金−銀合金等の導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース７の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース７の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース７の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。
本発明の説明においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図１において上側の面）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５等についても同様である。
端子片３は、固定片２と同様に、銅等を主成分とする金属板をプレス加工することにより形成され、ケース７にインサート成形により埋め込まれている。端子片３の一端には外部回路と電気的に接続される端子３２が形成され、他端側には、可動片４と電気的に接続される接続部３３が形成されている。端子３２はケース７の端縁から外側に突き出されている。接続部３３は、ケース７の内部に設けられた開口７３ｂから露出し、可動片４と電気的に接続される。
可動片４は、板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。可動片４の材料としては、固定片２と同等の銅等を主成分とするものが好ましい。この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅等の導電性弾性材料を用いてもよい。
可動片４の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。
可動片４の先端部には、端子片３の接続部３３と電気的に接続される接続部４２が形成されている。端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とは、例えば、溶接によって固着されている。
可動片４は、可動接点４１と接続部４２との間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接続部４２から可動接点４１の側に延出されている。接続部４２において端子片３の接続部３３と固着されることにより可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。可動片４と端子片３とは、電気的に接続されているので、固定片２と端子片３とが通電可能となる。
可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納することができる限り特に限定はなく、動作温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力等を考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４３の裏面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂを介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図１、図２及び図３参照）。
熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により動作温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であることが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼等各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。
ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と熱応動素子５との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、固定片２は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、動作電流、動作電圧、動作温度、復帰温度等の必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。
ケース７を構成する材料は、荷重たわみ温度が１２０℃以上、３２０℃以下、かつ、融点と荷重たわみ温度の差が１５℃以上である熱可塑性樹脂組成物により成形されている。熱可塑性樹脂組成物に用いられる樹脂としては、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂が好ましい。ここで、電子機器筐体が高温に曝される用途に用いられる等、耐熱性が必要とされる場合は、熱可塑性樹脂組成物の荷重たわみ温度が２００℃以上であることが好ましく、ケースの第１突出部を変形させてカバー片を固定する工程において、カバー片の変色を抑制することができる観点では、荷重たわみ温度は３００℃以下であることが好ましい。また、ケース全体の変形を抑制しつつ、第１突出部のみを変形させることが容易となる点で、融点と荷重たわみ温度の差は５０℃以上であることが好ましい。一方、電子機器筐体が鉛フリーのリフローハンダ工程に供される場合のように、特に高い耐熱性が必要とされる場合は、融点と荷重たわみ温度がともに３００℃以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂組成物の融点や荷重たわみ温度は、用いる樹脂の種類及び充填剤の種類と量によって適宜調整することができる。その他、難燃剤、難燃助剤、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、核剤、滑剤、離型剤等、用途に応じ必要とされる特性を付与するために、熱可塑性樹脂組成物に通常用いられる添加剤を添加してもよい。なお、荷重たわみ温度が高い熱可塑性樹脂組成物を使用する際は、レーザー光を吸収する着色剤（カーボンブラック等）を添加し、後述する第４工程において、第１突出部にもレーザー光が当たるように照射すれば、レーザー光による第１突出部の加熱が促進されるため、カバー片を変色させない程度の加熱条件でも第１突出部を変形させやすくなるため好ましい。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。
ケース７には、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容するための収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース７に組み込まれた可動片４及び熱応動素子５端縁は、収容凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。
カバー片８は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成されている。カバー片８は、矩形状の平板状に形成され、外表面８１と、端縁８２とを有する。外表面８１は、カバー片８の表面側に形成されている。端縁８２は、カバー片８の周縁に形成されている。カバー片８は、図２及び図３に示すように、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。
図１に示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース７の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、カバー片８が、ケース７に装着される。
図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点４１は接触し、可動片４の弾性部４３等を通じてブレーカー１の両端子２２、３２間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点４１を流れる量に比して実質的に無視することができる程度である。
図３は、過充電状態又は異常時等におけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断され、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。
過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４３の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。
図４は、ケース７を示している。また、図５は、完成したブレーカー１の構成を示している。ケース７は、カバー片８が載置される端面７２と、可動片４及び熱応動素子５を収容するための収容凹部７３と、カバー片８の端縁８２が嵌合される第１突出部７４とを有する。
端面７２は、カバー片８の裏面に対応する形状に形成されている。例えば、本実施形態の端面７２は、カバー片８の裏面の形状である平面に対応するように、平面状に形成されている。
収容凹部７３は、端面７２から陥没し、可動片４及び熱応動素子５が収容される空間を形成する。
第１突出部７４は、端面７２から突出して形成されている。本実施形態では、第１突出部７４は、端面７２から垂直に起立する。第１突出部７４は、カバー片８の端縁８２と嵌合し、かしめによってカバー片８を端面７２上に固定する。
図５に示されるように、カバー片８は、ケース７の端面７２に直接的に載置されるので、ブレーカー１の厚さが抑制され、ブレーカー１の小型化を図ることが可能となり、電気機器等への実装上の自由度が高められる。また、カバー片８は、端面７２から突出する第１突出部７４と嵌合され、かしめられる。これにより、カバー片８と第１突出部７４とが強固に接合され、ケース７とカバー片８とによって十分な剛性・強度が得られる。
カバー片８がケース７に装着されると、外表面８１の大部分は、ケース７から露出する。これにより、特に熱応動素子５と平面視で重複するブレーカー１の中央領域で、ブレーカー１の低背化を図ることができる。そして、第１突出部７４は、外表面８１より突出して形成されている。これにより、何らかの事情により、導体がブレーカー１の上方に接近し、短絡の危険が生ずる場合であっても、カバー片８の外表面８１と固定片２の端子２２及び端子片３の３２との間に位置する第１突出部７４が壁となって導体をブロックする。このため、外表面８１より突出する第１突出部７４によって、カバー片８と固定片２及び／又は端子片３との短絡が効果的に抑制される。
ケース７は、端面７２又は端面７２の延長面と交わる２対の外側面７５を有する。各外側面７５は、平面状に形成され、ケース７の長手方向又は短手方向に対向して配置されている。固定片２及び端子片３は、ケース７の長手方向に対向して配された外側面７５から突出し、ケース７から露出する。
各外側面７５は、ブレーカー１を電気機器に実装する際の位置決めに用いられる。ブレーカー１の小型化が進展する場合、平面状の外側面７５は、位置決め手段として好適である。本実施形態では、端面７２は、第１突出部７４の外側領域まで延出され、外側面７５と直交している。従って、第１突出部７４は、外側面７５よりもケース７の内方に配されている。端面７２が第１突出部７４の内側領域のみに形成されている形態であってもよい。この場合、第１突出部７４の外側面とケース７の外側面７５とが、同一平面上に設けられてもよい。
上述のごとくカバー片８と第１突出部７４とのかしめを伴う構成にあっては、第１突出部７４内に応力が生じ、第１突出部７４が僅かながら外方に肥大する。このため、電気機器に実装する際の位置決め手段として第１突出部７４が含まれる構成のブレーカーにあっては、第１突出部７４が外側面７５よりもケース７の外方に肥大すると、ブレーカーの位置決め精度に影響を及ぼすおそれがある。
しかしながら、本実施形態では、第１突出部７４は、外側面７５よりもケース７の内方に配されているので、ブレーカー１の位置決め手段として外側面７５を適用する場合、第１突出部７４の肥大の影響を受けることなくブレーカー１を正確に位置決めすることが可能となる。
図５に示されるように、ケース７は、第１突出部７４から平面視でケース７の内方に突出する第２突出部７６をさらに有する。第２突出部７６によって、第１突出部７４ひいてはケース７の剛性・強度が高められる。第２突出部７６は、外表面８１の周縁部と係合する。端面７２、第１突出部７４及び第２突出部７６によって、カバー片８の端縁８２を囲むように断面がＵ字状の嵌合部が形成され、カバー片８が嵌合される。これにより、ケース７とカバー片８との接合強度がより一層高められる。
第１突出部７４の先端部７４ａは、第２突出部７６よりも端面７２から上方に離れて突出している。このような第１突出部７４によって、カバー片８と固定片２及び／又は端子片３との短絡がより一層効果的に抑制される。
第１突出部７４は、カバー片８の全周に亘って継ぎ目なく連続的に形成されている。そして、第１突出部７４の端面７２からの突出し量は、カバー片８の全周に亘って均一に形成されていることが望ましい。これにより、ケース７とカバー片８との接合強度がより一層高められる。また、ケース７とカバー片８との密閉性が高められ、ブレーカー１の外部から内部の収容凹部７３等への水蒸気等の侵入が効果的に抑制されうる。
さらに、本実施形態では、第２突出部７６は、カバー片８の全周に亘って継ぎ目なく連続的に形成されている。これにより、ケース７とカバー片８との接合強度がより一層高められる。また、ケース７とカバー片８との密閉性が高められ、ブレーカー１の外部から内部の収容凹部７３等への水蒸気等の侵入が効果的に抑制されうる。
カバー片８は、可動片４よりも弾性率が大きい材料によって構成されることが望ましい。このような形態は、例えば、可動片４が銅等を主成分とする金属板によって構成され、カバー片８がステンレス鋼等の金属板によって構成されることにより、容易に実現されうる。これにより、ブレーカー１の小型化を図りつつ、ケース７が効果的に補強されうる。
以下、ブレーカー１の製造方法について説明する。ブレーカー１の製造方法は、第１工程乃至第４工程を含む。
第１工程では、図１に示されるように、予め固定片２及び端子片３がインサート成形されているケース７の収容凹部７３に、ＰＴＣサーミスター６、熱応動素子５及び可動片４が順次収容される。そして、可動片４が端子片３に溶接によって接合される。
図６は、第２工程乃至第４工程を示している。図６（ａ）に示されるように、第２工程では、ケース７の端面７２にカバー片８が装着される。これにより、カバー片８の端縁８２が第１突出部７４と嵌合される。
図６（ｂ）に示されるように、第３工程では、押圧手段１００が第１突出部７４に載置され、押圧手段１００によって第１突出部７４が端面７２の側に力Ｆで押圧される。押圧手段１００は、例えば、ガラス板等のレーザー光を透過する材料によって構成されている。押圧手段１００によって押圧する領域は、第１突出部７４の全周が望ましいが、第１突出部７４の一部であってもよい。
図６（ｃ）に示されるように、第４工程では、第１突出部７４及びカバー片８が加熱される。この第４工程では、上記第３工程での力Ｆは維持される。本実施形態では、第１突出部７４及びカバー片８にレーザー光Ｌが照射されることにより、第１突出部７４及びカバー片８が加熱される。加熱の手法は、レーザー光Ｌの照射に限定されない。例えば、熱風の吹き付けによる加熱、赤外線の照射による加熱、又は押圧手段１００等からの伝熱による加熱等であってもよい。また、カバー片８に高電圧を印加してそのジュール熱を用いてカバー片８が加熱されてもよい。加熱する領域は、第１突出部７４の全周及びその近傍のカバー片８が望ましいが、第１突出部７４の一部及びその近傍のカバー片８であってもよい。
第４工程では、レーザー光Ｌを投射するレーザー投射装置（図示せず）が用いられる。レーザー光Ｌの照射によって第１突出部７４のうち金属からなるカバー片８と当接する内側部分で温度上昇が促進され、第１突出部７４の内側部分の樹脂が外側部分の樹脂よりも先に溶融する。このとき、押圧手段１００によって第１突出部７４が力Ｆで押圧されているので、溶融した樹脂が内方に移動してカバー片８に乗り上げ、第２突出部７６が形成される。そして、端面７２、第１突出部７４及び第２突出部７６は、カバー片８の端縁８２及びその近傍領域を囲んで密着する。第１突出部７４からの第２突出部７６の突出し量は、カバー片８の全周に亘って均一であることが望ましい。このような第２突出部７６は、カバー片８の全周に亘って第１突出部７４の内側部分の樹脂が均一に溶融するように、第１突出部７４及びカバー片８を加熱することにより実現される。例えば、第２突出部７６をカバー片８の全周に亘って継ぎ目なく連続的かつ均一に形成するためには、レーザー光Ｌは、第１突出部７４及びカバー片８の照射領域に、走査させることなく、同時に照射することが望ましい。
なお、レーザー光Ｌを第１突出部７４に直接照射して、第１突出部７４全体を均一に加熱することで樹脂を溶融させようとする場合、レーザー光Ｌに対する樹脂の透過率や吸収率によって、加熱されやすさが変わるため、それを考慮した樹脂の選択が必要となるが、本実施形態では上述の通り、第１突出部７４は、カバー片８からの伝熱によって加熱されるため、レーザー光Ｌの透過率や吸収率によらず、先に述べた融点と荷重たわみ温度を満たす樹脂を幅広く適用することができる。
また、第１突出部７４全体を加熱する場合、溶融した樹脂がカバー片８に乗り上げて第２突出部７６を形成する際、同様に第１突出部７４の外側にも樹脂がはみ出すように変形し、第１突出部７４が外側面７５よりもケース７の外側に肥大してしまうと、ブレーカーの位置決め精度に影響を及ぼすおそれがあるが、本実施形態では、第１突出部７４の内側部分の樹脂が外側部分の樹脂よりも先に溶融するため、第１突出部７４の外側部分の変形を抑えつつ、第２突出部７６を形成することができる。但し、本実施形態はレーザー光Ｌをカバー片８に加え第１突出部７４全体にも照射する態様を排除するものではない。
第１突出部７４からケース７の内方に第２突出部７６を形成するにあたっては、レーザー光Ｌの照射領域は、少なくとも第１突出部７４及びカバー片８のいずれかであればよい。また、第２突出部７６の第１突出部７４からの突出し量は、レーザー光Ｌの照射強度及び照射時間等により調整することができる。
図６（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第４工程での第２突出部７６の突出しに伴い、第１突出部７４の端面７２からの突出し量は小さくなる。従って、第３工程以前の第１突出部７４の端面７２からの突出し量は、第４工程での第２突出部７６の突出しを考慮して定められるべきである。そして、第３工程の前後において、第１突出部７４の端面７２からの突出し量は、カバー片８の全周に亘って均一であることが望ましい。なお、第３工程は、第４工程と同時又は第４工程の開始後、第４工程と並行して実施されてもよい。
第２突出部７６は、第２工程でケース７の端面７２にカバー片８が装着される前に、第１突出部７４に予め形成されていてもよい。例えば、ケース７の成形する際に、第２突出部７６が第１突出部７４に形成されていてもよい。この場合、第３工程及び第４工程は、省略されてもよい。本実施形態では、第３工程及び第４工程を経ることにより、第２突出部７６の突出し量は十分に確保され、ケース７とカバー片８との接合強度及び密閉性が高められる。
図７は、ブレーカー１の変形例であるブレーカー１Ａを示している。ブレーカー１Ａは、ケース７に第３突出部７７をさらに有する点で、ブレーカー１とは異なる。ブレーカー１Ａのうち、以下で説明されていない部分については、上述したブレーカー１の構成が適宜採用されうる。
第３突出部７７は、第１突出部７４から平面視でケース７の外方、すなわち、第２突出部７６とは反対側に突出する。第３突出部７７によって、第１突出部７４の剛性・強度がより一層高められる。第３突出部７７は、カバー片８の全周に亘って継ぎ目なく連続的かつ均一に形成されることが望ましい。
図７に示される第３突出部７７は、上記第４工程でのレーザー光Ｌの照射強度及び照射時間等を調整することにより形成されうる。
本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、固定接点２１と、可動接点４１を有し、この可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１が固定接点２１から離隔するように可動片４を作動させる熱応動素子５と、固定接点２１、可動片４及び熱応動素子５を収容するケース７と、ケース７に装着されるカバー片８とを備えたブレーカー１等において、ケース７は、カバー片８が載置されている端面７２と、端面７２から陥没し可動片４及び熱応動素子５が収容される空間を形成する収容凹部７３と、端面７２から突出してカバー片８が嵌合される第１突出部７４とを有していればよい。
また、可動片４をバイメタル又はトリメタル等の積層金属によって形成することにより、可動片４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカーの構成が簡素化されて、小型化を図ることができる。
また、カバー片８の形状は、矩形に限られず、円形又は楕円等の曲線を含む形状であってもよい。この場合、第１突出部７４等の形状も、カバー片８に対応して変更される。さらに、カバー片８が、端縁８２の一部において第１突出部７４と接合される形態であってもよい。この場合、第２突出部７６等が部分的に形成される。
本実施形態では、ＰＴＣサーミスター６による自己保持回路を有しているが、このような構成を省いた形態であっても適用可能であり、ケース７の剛性・強度を損なうことなくブレーカー１等のさらなる小型化を図ることができる。
カバー片８を構成する材料は、金属に限られない。例えば、ケース７を構成する樹脂よりもレーザー光の吸収率が低い又は融点の高い熱可塑性樹脂によってカバー片８が構成されていてもよい。
また、固定片２、端子片３、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６、ケース７及びカバー片８等の形状も、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。
また、本発明は、特開２０１４−２３５９１３号公報の各図に示されるような、可動片４がカバー片８に接合されている形態にも適用可能である。この場合、端子片３は不要となり、カバー片８の外表面８１に端子が形成されていてもよい。
また、本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用することができる。図８は２次電池パック５００を示す。２次電池パック５００は、２次電池５０１と、２次電池５０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備える。図９は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。ブレーカー１を備えた２次電池パック５００又は安全回路５０２によれば、良好な電流遮断動作を確保することができる２次電池パック５００又は安全回路５０２を製造することができる。
図１０は、本発明のブレーカー１のケース７及びカバー片８と同等の構成を有する樹脂成形体６００の一実施形態を示している。樹脂成形体６００のうち、以下で説明されていない部分については、上述したブレーカー１の構成が適宜採用され、同等の作用効果が得られる。
樹脂成形体６００は、内部に空間７０を有するケース７Ｂと、ケース７Ｂに装着されるカバー片８Ｂとを備える。
ケース７Ｂは、熱可塑性樹脂によって構成される。カバー片８Ｂは、金属によって構成されることが望ましい。図６に示される工程と同等の工程でケース７Ｂとカバー片８Ｂとが接合される場合、ケース７Ｂを構成する樹脂よりもレーザー光の吸収率が低い又は融点の高い熱可塑性樹脂によってカバー片８Ｂが構成されていてもよい。
ケース７Ａ及び７Ｂは、熱可塑性樹脂に限られことなく熱硬化性樹脂によって形成されていてもよい。この場合、第４工程で、第１突出部７４がガラス点移転の近傍まで加熱されて軟化していれば、熱可塑性樹脂と同様の接合強度及び密閉性が得られる。熱可塑性樹脂においては、実施例に示されるものに限定されず、レーザー光Ｌの波数、照射強度、透過率、吸収率等に応じて、所要のケース７とカバー片８との接合強度等、筐体の使用状況に応じて、荷重たわみ温度や融点等、実施例の制約を緩和することも可能である 。
樹脂成形体６００は、ブレーカー１の筐体の他、例えば、コネクタ、リレー又はスイッチ等の各種部品の筐体にも適用可能である。また、樹脂成形体６００のケース７Ｂは、内部に空間７０が設けられている形態に限られず、カバー片８が設置された筐体の完成時に空間７０が設けられていない形態にも適用可能である。また、カバー片８Ｂは平面状の形態に限られない。
また、ケース７に収容される電子機器部品の形態は、上記ブレーカーの他にも、平面状でケースの収容凹部に塗布又は印刷等が成されたもの、予めケースの一部として成形、埋設、接着又は嵌合等により備えられたもの等、様々なものが考えられる。電子機器部品が収容される時点は、カバー片８がケース７に設置される前に限らず、筐体の完成と同時または完成後に事後的に行うことも可能である。
ケース７の態様は、上記のようにケース７の全周に亘ってカバー片８を嵌合するものに限られず、ケース７の外側面７５の一部において第１突出部７４が設けられない区間がある形態も可能である。また、ケース７の開口７３ａ，７３ｂ，７３ｃの全てを密封することは必須ではない。ケース７の上面の一部若しくは全部、底面の一部若しくは全部又は側面の一部が開口となっている形態も取り得る。
以下に、複数種類の樹脂材料を用いて、図１１に示すケース７を試作すると共に、試作したケース７にステンレス鋼製のカバー片８を嵌合させ、レーザー光を照射して第１突出部７４を変形させ、カバー片８の固定状態を観察したので、その結果を示す。
樹脂組成物１：融点３５５℃の液晶ポリマーに、長さ７０μｍ、太さ１０μｍのガラス繊維を１０質量％、タルクを３０質量％添加し溶融混練した樹脂組成物（融点３５５℃、荷重たわみ温度２３５℃、融点と荷重たわみ温度の差１２０℃）
樹脂組成物２：融点３５５℃の液晶ポリマーに、長さ７０μｍ、太さ１０μｍのガラス繊維を４０質量％添加し溶融混練した樹脂組成物（融点３５５℃、荷重たわみ温度２５０℃、融点と荷重たわみ温度の差１０５℃）
樹脂組成物３：融点３５５℃の液晶ポリマーに長さ３ｍｍ、太さ１０μｍのガラス繊維を４０質量％添加し溶融混練した樹脂組成物（融点３５５℃、荷重たわみ温度２８０℃、融点と荷重たわみ温度の差７０℃）
樹脂組成物４：融点３５０℃の液晶ポリマーに長さ７０μｍ、太さ１０μｍのガラス繊維を４０質量％添加し溶融混練した樹脂組成物（融点３５０℃、荷重たわみ温度３１０℃、融点と荷重たわみ温度の差４０℃）
樹脂組成物５：融点３５０℃の液晶ポリマーに長さ３ｍｍ、太さ１０μｍのガラス繊維を３５質量％添加し溶融混練した樹脂組成物（融点３５０℃、荷重たわみ温度３４０℃、融点と荷重たわみ温度の差１０℃）
図１１は、上記各樹脂組成物を射出成形して得られたケース７及びカバー片８の形状及び各部の寸法を示す。このケース７は、縦５．４ｍｍ×横３．２ｍｍ×高さ０．８ｍｍで、底面の厚さ０．２ｍｍ、側壁の厚さ０．３ｍｍで、天面が開口となる略直方体状の箱体であって、側壁の頂上部の全周に亘って、高さ０．２５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの矩形の第１突出部７４が形成されている。このケース７の第１突出部７４の内周側に、縦５．０ｍｍ×横２．８ｍｍ×厚さ０．０７ｍｍのステンレス鋼製のカバー片８を嵌合させ、浜松ホトニクス株式会社製ＬＤ−ＨＥＡＴＥＲ Ｌ１００６０を用いて、カバー片８から第１突出部７４にかけて、出力３５Ｗにて１秒間レーザー光を照射して加熱し、ケース７の第１突出部７４を変形させてカバー片８を固定した後、さらにエポキシ樹脂で包埋し、長手方向の略中心部で切断し、第１突出部７４の変形状態及びそれによるカバー片８の固定状態を観察した。その結果を図１２から図１７に示す。
図１２から図１５に示すように、実施例１〜４における樹脂組成物１〜４に関しては、融点と荷重たわみ温度の差が大きいほど、第１突出部７４の変形が大きく、カバー片８が十分固定されていることが確認された。一方、図１６に示すように、比較例１における樹脂組成物５のように融点と荷重たわみ温度の差が小さい場合、第１突出部７４が十分変形しておらず、カバー片８が固定されていない。ここで、比較例１における樹脂組成物５に関しては、出力を４０Ｗに上げて１秒間レーザー光を照射しており、図１７の右側に示すように、カバー片８が熱で変色するほどの条件で加熱したにもかかわらず、カバー片８が固定されていなかった。なお、図１７の左側は、比較のために、出力３５Ｗにて１秒間レーザー光を照射したときのカバー片８を示す。
なお、融点３５０℃の液晶ポリマーに長さ７０μｍ、太さ１０μｍのガラス繊維を４０質量％、カーボンブラックを１質量％添加し溶融混練した樹脂組成物６（融点３５０℃、荷重たわみ温度３１０℃、融点と荷重たわみ温度の差４０℃）を射出成形して得られたケース７用いて、カバー片８及び第１突出部７４に出力３０Ｗにて１秒間レーザー光を照射し、上記と同様にカバー片８の固定状態を観察した結果を実施例５として図１８に示す。無着色の樹脂組成物４（図１５）と比較して、融点と荷重たわみ温度は同じであるにもかかわらず、第１突出部７４の変形が大きく、カバー片８がより強固に接合されていることが確認された。レーザー光を吸収する着色剤により、実施例４の第１突出部７４の変形が実施例２（図１３）のそれと同程度に変わるまで、かしめ状態を大幅に改善することができる。この実施例５に見られるように、かしめの対象となる樹脂組成物のレーザー光の吸収しやすさを調整することにより、融点、荷重たわみ温度等の温度特性の条件は緩和することが可能である。
１ ブレーカー
３ 端子片
４ 可動片
５ 熱応動素子
７ ケース
８ カバー片
２１ 固定接点
４１ 可動接点
７２ 端面
７３ 収容凹部
７４ 第１突出部
７５ 外側面
７６ 第２突出部
７７ 第３突出部
５０１ ２次電池
５０２ 安全回路
３ 端子片
４ 可動片
５ 熱応動素子
７ ケース
８ カバー片
２１ 固定接点
４１ 可動接点
７２ 端面
７３ 収容凹部
７４ 第１突出部
７５ 外側面
７６ 第２突出部
７７ 第３突出部
５０１ ２次電池
５０２ 安全回路
Claims (10)
- 電子機器部品を収容するケースと、前記ケースに装着されるカバー片とを備えた電子機器筐体において、
前記ケースは、平面状に形成され前記カバー片が載置されている端面と、前記端面から陥没し前記電子機器部品が収容される空間を形成する収容凹部と、前記端面から垂直に起立するように突出して前記カバー片が嵌合される第１突出部とを有し、
前記ケースは、荷重たわみ温度が１２０℃以上、３２０℃以下かつ、融点と荷重たわみ温度の差が１５℃以上である熱可塑性樹脂組成物を含んでなることを特徴とする電子機器筐体。
- 前記カバー片は、前記ケースから露出する外表面を有し、前記第１突出部は、前記外表面より突出して形成されている請求項１記載の電子機器筐体。
- 前記ケースは、前記端面又はその延長面と交わる外側面を有し、前記第１突出部は、前記外側面よりも該ケースの内方に配されている請求項１又は２に記載の電子機器筐体。
- 前記ケースは、前記第１突出部から該ケースの内方に突出して前記外表面と係合する第２突出部をさらに有する請求項２又は請求項２に従属する請求項３に記載の電子機器筐体。
- 前記第１突出部の先端部は、前記第２突出部よりも前記端面から離れて突出している請求項４記載の電子機器筐体。
- 前記第１突出部は、前記カバー片の全周に亘って継ぎ目なく連続的に形成されている請求項４又は５に記載の電子機器筐体。
- 前記第２突出部は、前記カバー片の全周に亘って継ぎ目なく連続的に形成されている請求項６記載の電子機器筐体。
- 前記ケースは、前記第１突出部から該ケースの外方に突出する第３突出部をさらに有する請求項１乃至７のいずれかに記載の電子機器筐体。
- 請求項１記載の電子機器筐体の製造方法であって、
前記収容凹部に少なくとも前記電子機器部品を収容する第１工程と、
前記端面に前記カバー片を装着する第２工程と、
前記第１突出部を前記端面の側に押圧する第３工程と、
少なくとも前記第１突出部及び前記カバー片のいずれかを加熱して前記第１突出部を変形させる第４工程とを含むことを特徴とする電子機器筐体の製造方法。 - 請求項１乃至９のいずれかに記載の電子機器筐体に、前記電子機器部品として、固定接点を有する固定片と、可動接点を有し、この可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子を収容したことを特徴とするブレーカー。
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